Résultats de l’essai sur les systèmes de production à Burgrain de 1991 à 2008

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Comparaison entre production intégrée et production biologique – essai de Burgrain

Résultats de l’essai sur les systèmes de production à Burgrain de 1991 à 2008

Auteurs

Urs Zihlmann, Werner Jossi, Caroline Scherrer, Heinz Krebs, Hans-Rudolf Oberholzer, Gregor Albisser Vögeli, Thomas Nemecek, Walter Richner, Ernst Brack, Lucie Gunst, Jürg Hiltbrunner, Marcel van der Heijden, Peter Weisskopf, David Dubois, Fritz Oehl, ART

urs.zihlmann@art.admin.ch Ruedi Tschachtli, Centre de formation professionnelle Nature et Nutrition BBZN, Schüpfheim Andreas Nussbaumer, Exploitation agricole Burgrain, Alberswil

Impressum Edition:

Station de recherche Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, Tänikon, CH-8356 Ettenhausen, Traduction Regula Wolz, ART Les Rapports ART paraissent environ 20 fois par an.

Abonnement annuel: Fr. 60.–.

Commandes d‘abonnements et de numéros particuliers: ART, Bibliothèque, 8356 Ettenhausen T +41 (0)52 368 31 31 F +41 (0)52 365 11 90 doku@art.admin.ch

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Juillet 2010

L’essai sur les systèmes de production mis en place à Burgrain en 1991 dans des conditions proches de la pratique avait pour but d’étudier l’impact d’un apport réduit en éléments nutritifs et d’une pro- tection phytosanitaire extensive dans les grandes cultures en quantifiant les perfor- mances environnementales et les rende- ments. Il s’agissait également d’évaluer la rentabilité de trois systèmes de produc- tion d’intensités différentes. Pour ce faire, les parcelles de l’exploitation mixte de Burgrain à Alberswil LU ont été divisées en trois bandes de 0,65 ha chacune et culti- vées dans le cadre d’une rotation de six ans, grandes cultures – prairies temporai- res. Trois systèmes de production ont été pratiqués: PIintensif (intensité d’exploita- tion locale habituelle, 2,3 UGBF/ha, PER), PIextensif (protection phytosanitaire ré duite et apport réduit en engrais azotés, culture

Extenso, PER) et biologique (1,7 UGBF/ ha, selon les directives de l’agriculture biologi- que). Les principes de base de la produc- tion végétale ayant été respectés, une pro- duction de qualité a pu être obtenue autant dans les grandes cultures qu’en production fourragère, et ceci également avec les méthodes biologique ou extensive; toute- fois, certaines années se sont caractérisées par une mauvaise formation du grain dans les céréales fourragères. La bonne qualité du sol sur le site d’essai et le savoir-faire des exploitants ont permis de réaliser de bons rendements Extenso et de très bons rendements Bio. Ce sont les céréales four- ragères et le colza qui ont accusé les défi- cits de rendement les plus lourds par rap- port au système PIintensif – jusqu’à 40 pour cent certaines années. Grâce aux paiements directs actuels pour l’agricul- ture biologique et aux prix plus élevés des Fig. 1: Le essais comparatifs avec différents systèmes de production, comme ceux mis en place sur le site de Burgrain de 1991 à 2008, s’intègrent très bien dans la formation profes- sionnelle et continue des agricultrices et des agriculteurs (Photo: Urs Zihlmann, ART).

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Description du site et de l’essai

L’essai sur les systèmes de production de Burgrain a eu lieu dans une exploitation mixte dont la structure est typique de la région de Suisse centrale (cf. encadré). Le site d’essai est caractérisé par un climat à précipitations abondantes.

Sur les six parcelles d’essai, cinq se situent sur les anciens terrains alluviaux de la Wigger et la dernière – «Kastelen»

– se trouve sur des dépôts morainiques sur un terrain légè- rement en pente. Les sols profonds, mi-lourds et calcaires de la plaine alluviale (ancienne zone alluviale) présentent en moyenne 4 % d’humus et 22 % d’argile dans la couche arable. Le sous-sol est légèrement influencé par les eaux souterraines (remontée capillaire de l’eau). Ce sont des sols à bons rendements qui possèdent un fort potentiel natu- rel de minéralisation de l’azote. Le sol brun profond et

Problématique

Pratiquement toute la surface agricole utile de la Suisse est aujourd’hui (en 2009) exploitée selon les prestations éco- logiques requises (PER) exigées pour bénéficier des paiements directs fédéraux. Un dixième de cette surface est cultivée selon les règles de l’agriculture biologique. Qu’en est-il des rendements ainsi que des performances écono- miques et environnementales de ces modes de production? Quelles sont les répercussions d’une réduction de l’apport en éléments nutritifs et de la protection phytosanitaire dans les grandes cultures? La durabilité de l’exploitation s’en trouve-t-elle améliorée? La station de recherche Agroscope Reckenholz-Tänikon ART et la centrale de vulgarisation agricole du canton de Lucerne ont mis en place dès 1991 un essai sur les systèmes de production à Burgrain afin de répondre à ces questions. Les essais réali- sés sur une exploitation mixte à Alberswil LU se caractéri- sent par un mode d’exploitation proche de la pratique et par l’étude de trois systèmes de production d’intensités différentes, avec toutes leurs interactions et leurs effets longue durée. Grâce à la collaboration entre les différents groupes de recherche d’ART et les conseillers sur le terrain, ainsi qu’à l’important engagement des exploitants, l’essai, qui a duré 18 ans, a permis d’approfondir la connaissance des systèmes de production étudiés sur le plan de la production, de la qualité et d’autres paramètres sélectionnés relatifs à l’environnement et à la rentabilité. Ces dernières années, les travaux ont bénéficié du soutien généreux de la fondation Agrovision Burgrain et de la fondation Hau- ser. Depuis le 1.1.2009, l’ensemble du domaine est exploité selon les règles de l’agriculture biologique dans le cadre du projet «Burgrain Bioplus». C’est pourquoi l’essai sur les sys-

tèmes de production s’est achevé avec les récoltes 2008. Remarque

De 1991 à 2000, des relevés de rendement et de qualité ont été effectués sur six autres parcelles sur lesquelles la rotation était la suivante maïs-ensilage – avoine de printemps – orge d’automne – prairie temporaire – prairie temporaire – prairie temporaire. Des calculs de rentabi- lité ont également été réalisés. Les paramètres des cultures maïs-ensilage et orge d’automne figurant dans le présent rapport ART sont tirés de cette rotation.

Les résultats des autres cultures ainsi que des grandes cultures qui n’ont été mises en place que de 1991 à 2002 (pommes de terre, maïs-grains et orge de printemps, cf.

tab. 1) proviennent de la Schriftenreihe 52 de la FAL (Agroscope 2004).

Exploitation Burgrain, Alberswil (canton de Lucerne) Elevage de vaches laitières (exploitation de pâture), élevage porcin et engraissement de poulets; grandes cultures avec production de semences de céréales Surface agricole utile 40,5 ha Dont terres assolées

(prairies temporaires comprises) 23,0 ha

Altitude 520 m

Précipitations annuelles moyennes 1100 mm Température annuelle moyenne 8,5 °C

Tab. 1: Rotation de 1991 à 2008 dans l’essai sur les systèmes de production, Burgrain, Alberswil LU.

Rotation 1991–2002

Rotation 2003–2008 1^ère année Pommes de terre* Maïs-ensilage 2^ème année Blé d’automne ** Blé d’automne 3^ème année Maïs-grains Colza

4^ème année Orge de printemps Orge d’automne 5^ème année Prairie temporaire Prairie temporaire 6^ème année Prairie temporaire Prairie temporaire

* Couverture végétale avec de la moutarde jaune/moutarde de Sarepta ou des navettes

** Puis culture dérobée hivernante à base de ray-grass, de trèfle violet et de trèfle d’Alexandrie (mélange standard 210) produits Bio, les marges brutes des grandes cultures Bio

étaient nettement meilleures que celles des cultures PI intensives et extensives. Toutefois, la charge de travail était plus élevée dans la production Bio, notamment pour la lutte contre les rumex dans les prairies temporaires. Le semis direct des prairies temporaires dans le système Bio a permis de réduire considérablement cette charge de tra- vail. Grâce aux bons rendements, l’analyse du cycle de vie des grandes cultures Bio et Extenso était également meilleure que celle du système PIintensif. L’intensité du travail du sol et les apports d’engrais de ferme étant simi-

laires dans tous les systèmes, on n’a observé aucune diffé- rence de qualité du sol. Il faut souligner que la présente évaluation des systèmes de production ne prend pas en compte la situation de l’exploitation dans son ensemble.

Avant de se décider pour ou contre un système de produc- tion donné, d’autres facteurs doivent également être pris en considération, dont les coûts de structure (p. ex. coûts fixes pour les machines, coûts des bâtiments), directives de production dans le domaine des cultures spéciales et de la production animale, main-d’œuvre disponible, préfé- rences personnelles.

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légèrement acide de la parcelle «Kastelen» présente une teneur en humus de 2,6 % et en argile de 17 %, soit une composition semblable à de nombreuses terres assolées sur moraine et graviers sur le Plateau suisse.

Cette parcelle se distinguait généralement des parcelles de la plaine alluviale en ce qui concerne les mesures relatives au sol (p. ex. paramètres microbiologiques du sol). La rotation de six ans comportait quatre années de grandes cultures et deux années de prairies temporaires (tab. 1). A partir de 2003, les pommes de terre ont été remplacées par du colza et l’orge de printemps par de l’orge d’automne. Pour la comparaison des systèmes de production (tab. 2), chacune des six parcelles a été subdivisée en trois bandes fixes d’environ 65 ares, répondant chacune aux règles d’un des trois modes de production (tab. 3; fig. 1). Des surfaces de référence homo- gènes et comparables d’environ 3 à 4 ares ont été définies sur chaque bande pour les besoins des analyses de sol.

La quantité totale d’engrais de ferme épandus a été éche- lonnée entre les différents systèmes de production. Les 1,7 unités gros bétail fumure en moyenne par hectare dans le système Bio reflètent la charge en bétail relativement éle- vée dans les exploitations biologiques de cette région (sys- tèmes PI: env. 2,3 unités gros bétail fumure par hectare).

Dans le système PIintensif, le lisier a presque exclusivement été épandu dans les prairies temporaires; dans les systèmes

Tab. 2: Caractéristiques des trois systèmes de production dans l’essai de Burgrain, Alberswil LU.

Système de production Caractéristiques

PIintensif Intensité d’exploitation locale habituelle, PER fournies Protection phytosanitaire importante et apport d’engrais élevé PIextensif PER fournies, forte importance de l’aspect écologique

Réduction de la protection phytosanitaire et de l’apport d’engrais Production Extenso (y compris label PI-Suisse) de céréales et de colza Bio: agriculture biologique à l’échelle

parcellaire à partir de 1997 (de 1991–1996 système «Low Input» semblable à la production Bio)

Renoncement aux engrais minéraux et aux produits phytosanitaires chimiques de synthèse Exception («Low Input»): de 1991 à 1996 fongicides de contact de synthèse dans les cultures de pommes de terre et herbicide sélectif contre les germes de rumex dans les semis de prairies temporaires

PI = production intégrée

PER = prestations écologiques requises

Fig. 2: Lorsque la même culture (colza par exemple) est culti- vée avec des intensités différentes sur une même parcelle, il est très facile de voir l’influence du mode d’exploitation à partir de l’évolution des plantes (Photo: Urs Zihlmann, ART).

PIextensif et Bio, les grandes cultures ont reçu des apports de lisier réguliers.

De 1997 à 2008, le total des intrants d’azote rapidement disponibles dans les grandes cultures et les prairies tempo- raires représentait 78 % du système PIintensif dans le sys- tème PIextensif, et 54 % dans la production Bio (tab. 3). Le niveau de la fumure azotée dans le blé et l’orge était plus bas (valeurs Nmin élevées, risques de verse).

De 1997 à 2008, on a pratiqué en moyenne quatre traitements phytosanitaires par grande culture et par an dans le système PIintensif. Dans le système PIextensif, le nombre de traitements était encore de deux à cause de la culture Extenso des céréales et du colza (renoncement aux fongicides, insecticides et régulateurs de croissance). Dans la production Bio, on enregistre 0,6 traitement du fait de l’utilisation de cuivre dans les pommes de terre. A cause du mildiou, ce sont les pommes de terre qui ont nécessité le plus gros apport de produits phytosanitaires.

Résultats des essais

Rendement et qualité des grandes cultures

Les différences entre les trois systèmes PIintensif, PIexten- sif et Bio en ce qui concerne la quantité et la forme des apports azotés, l’utilisation de produits phytosanitaires, ainsi que les différences de travail du sol pendant la troi- sième rotation (2003–2008) avaient un impact très net sur les rendements des grandes cultures.

Sur l’ensemble de la période d’essai de 1991 à 2008, les pertes de rendement moyennes du système PIextensif dans les quatre grandes cultures (maïs-ensilage, blé d’automne, colza et orge d’automne) représentaient 14,8 %, par rapport au système PIintensif, celles du système Bio 21,2 %. Les rendements des grandes cultures PIintensif correspondaient largement au niveau de rendement habi- tuel des systèmes de production similaires dans la région (fig. 3). Les pertes de rendement des céréales d’automne (maladies, stockage) et du colza (méligèthes du colza) dans les systèmes PIextensif et Bio étaient nettement plus importantes que celles du maïs-ensilage.

PIextensif, système aux rendements les plus stables Afin de pouvoir se prononcer sur la stabilité des rendements dans les grandes cultures, on a calculé dans quelle mesure les rendements annuels des différentes grandes

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Tab. 3: Mesures d’exploitation des trois systèmes de production de 1997 à 2008 dans l’essai de Burgrain, Alberswil LU.

PIintensif PIextensif Bio

Travail du sol Utilisation de la charrue (à partir de 2003 labour hors sillon), préparation intensive du lit de semence; semis de la prairie temporaire sans labour

Utilisation de la charrue jusqu’en 2002 (1997–2002 labour hors sillon), à partir de 2003 sans labour/semis sous litière (cultivateur, semis en bandes fraisées, parfois semis direct), prépara- tion plus extensive du lit de semence

Utilisation de la charrue (à partir de 1997 labour hors sillon), mise en place de la prairie temporaire parfois avec semis direct

Choix des variétés Suivant les débouchés (production de semences de céréales) Comme pour la PI, parfois avec des mélanges plus compétitifs pour prairies temporaires

Protection phytosanitaire

Céréales Herbicides, fongicides, régulateurs de croissance, insecticides rares

Culture Extenso, parfois dose réduite d’herbicides

Aucun auxiliaire, hersage, parfois sans lutte mécanique contre les adventices

Colza Herbicides, fongicides,

insecticides

Culture Extenso Aucun auxiliaire, pas de lutte mécanique contre les adventices Pommes de terre Herbicides, fongicides,

parfois insecticides,

destruction chimique des fanes

Sarclage, fongicides selon PhytoPRE, défanage

Sarclage, emploi de cuivre max. 4 kg Cu/ha, défanage

Maïs Herbicides sur toute la surface, pas de granulés

Traitement herbicide localisé, sarclage, à partir de 2003 semis en bandes fraisées (parfois semis direct), pas de granulés

Sarclage (sarcleuse-étoile)

Prairie temporaire Herbicides après le semis contre les germes de rumex, traitement chimique plante par plante

Herbicides après le semis contre les germes de rumex, traitement chimique plante par plante

Arrachage des rumex à la main

Stratégie de fumure

Azote rapidement disponible (en %), dont sous forme d’engrais minéraux azotés

Lisier pour les prairies temporaires

Fumier pour les pommes de terre, le maïs et le colza

Engrais minéraux azotés pour les grandes cultures

148 kg/ha et an (100 %) 68 kg/ha et an

Lisier pour le maïs, le colza, les prairies temporaires et parfois les céréales

Compléments avec des engrais minéraux azotés pour les grandes cultures

Lisier pour les grandes cultures et les prairies temporaires

Pas d’engrais minéraux

188 dt MS/ha 70 dt/ha 42 dt/ha 73 dt/ha

0%

20%

40%

60%

80%

100%

PIintensif PIextensif Bio

Moyenne Orge d’automne

Colza Blé d’automne

Maïs-ensilage

Fig. 3: Rendements moyens relatifs (PIintensif = 100 %, avec indications chiffrées du rendement) des grandes cultures dans les trois systè- mes de production de 1991 à 2008 (colza 2003–2008).

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cultures déviaient de la moyenne annuelle des rendements de cette culture sur l’ensemble de la période d’exploitation, ce, pour chacun des trois systèmes de production. Dans le système PIextensif, les rendements annuels se situent dans 70 % des cas dans une fourchette de plus ou moins 10 % par rapport à la moyenne annuelle des rendements. Dans le système Bio, 64 % des cas se situaient dans cette fourchette et 54 % dans le système PIintensif. Par conséquent, le sys- tème PIextensif avait des rendements plus réguliers que les systèmes PIintensif et Bio. Dans le système PIextensif, on n’a relevé des rendements 25 % supérieurs et 25 % inférieurs à la moyenne annuelle des rendements que dans 4 % des cas;

ce pourcentage était de 9 % dans le système Bio et de 13 % dans le système PIintensif.

Maïs top dans tous les systèmes de production

Le niveau très élevé des rendements de maïs-ensilage dans tous les systèmes de production est frappant. Les conditions qui caractérisent le site de Burgrain – sols profonds, riches en éléments nutritifs, précipitations régulières et suffisantes, climat doux – sont favorables à la culture du maïs. Le système PIintensif a obtenu en moyenne un ren- dement de 188 dt de MS/ha pour le maïs-ensilage (moyenne 1991–2008, fig. 3). Par rapport au PIintensif, le PIextensif a accusé un déficit de rendement de 4,4 % seulement. Le rendement du système Bio ne se situait que 2,8 % en des- sous du système PIintensif et dépassait donc celui du sys- tème PIextensif. La culture du maïs Bio s’est généralement déroulée sans problème. La sarcleuse étoile utilisée a permis d’obtenir de bons résultats pour la régulation des adventices, avec généralement deux passages. Les problè- mes de ray-grass d’Italie dans le maïs Bio ont disparu après modification de la rotation (à partir de 2003 culture précé- dente, prairie temporaire de deux ans MS 330 au lieu de la culture dérobée hivernante MS 210). L’apport en éléments nutritifs a été assuré sans problème avec les engrais de ferme (fumier et fumure de couverture à base de lisier épandu avec tuyaux souples). Le léger déficit de rende- ment du maïs PIextensif s’explique notamment par les fluctuations plus importantes des rendements durant la

troisième période de rotation (2003–2008) avec un travail du sol réduit (semis en bandes fraisées ou semis direct;

fig. 4). En effet, l’exploitation de la culture précédente (prairie temporaire) et l’épandage de fumier ont conduit à une importante formation d’ornières les années où les précipitations étaient fortes au printemps. Dans ces conditions, le semis sur bandes fraisées et surtout le semis direct n’ont pas permis d’atteindre tout à fait le niveau de rendement obtenu avec le labour.

Rendements élevés du colza Bio

Durant les six années pendant lesquelles il a été cultivé (2003–2008), le colza a obtenu un rendement moyen de 42,4 dt/ha dans le système PIintensif. Du fait du renonce- ment aux insecticides et aux fongicides, le rendement du système PIextensif était en moyenne de 18,7 % inférieur, soit de 7,9 dt/ha. Ces pertes de rendement étaient essentiellement dues à l’infestation par le méligèthe du colza, principal ravageur de cette culture. La variété hybride uti- lisée, Talent, parvenait relativement bien à compenser les dégâts du ravageur, de sorte que des rendements d’au moins 28 dt/ha ont pu être atteints, même les années où l’infestation par le méligèthe du colza était très importante. L’infestation par la pourriture des tiges et du collet (Phoma; estimation de l’infestation des chaumes après la récolte) était toujours nettement plus forte dans les systè- mes PIextensif et Bio que dans le système PIintensif et s’est traduite par des déficits de rendement supplémentaires pour cause de maturation précoce et de perte de grains.

Dans le système PIextensif, le colza a été mis en place sans labour après le blé d’automne. En général, cette technique a donné de bons résultats, sauf la première année de culture du colza (2003), l’enfouissement insuffisant de la balle et des chaumes de blé ayant inhibé la germination du colza et entraîné des problèmes de développement.

Comme le laps de temps disponible entre la récolte du blé et le semis de colza n’était pas suffisant certaines années sur le site de Burgrain pour enfouir correctement les chaumes de blé, les repousses de blé ont parfois dû être traitées avec un herbicide spécial dans le colza PIextensif. Les ren-

Fig. 4: Mise en place de maïs avec semis en bandes frai- sées dans le système PIex- tensif après deux années de prairie temporaire. Le ren- dement moyen du système PIextensif de 2003 à 2008 était inférieur de 10 % à celui du système PIinten- sif avec labour (191 dt MS/

ha). Le rendement moyen du système Bio avec labour et deux sarclages était 6 % en dessous (Photo: Bettina Nussbaumer, Burgrain).

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dements du colza Bio fluctuaient largement entre 12,3 et 37,7 dt/ha (moyenne: 27,9 dt/ha). En moyenne, le rendement du colza Bio était inférieur de 34,3 % par rapport au colza PIintensif, soit 14,5 dt/ha. Par rapport aux céréales d’automne, la concurrence des adventices était nettement plus importante dans le colza à cause de la date de semis plus précoce. Les adventices – notamment ortie rouge et mouron des oiseaux – opposaient une forte concurrence au colza à l’automne et au printemps. Mais ces adventices mourraient en général avant la récolte du colza. Au printemps, le colza a besoin de beaucoup d’éléments nutritifs rapidement disponibles, notamment d’azote; dans la culture Bio, ces besoins n’ont souvent pu être que difficile- ment couverts par le seul apport de lisier (notamment à cause de la portance du sol dans la parcelle de colza). Pour compenser les pertes de plantes dues aux dégâts des rava- geurs (limaces notamment), la quantité de semis a été aug- mentée d’environ 20 % dans le colza Bio par rapport au système PIintensif.

Production Extenso: rendements plus stables dans le blé d’automne que dans l’orge d’automne

La culture de céréales à Burgrain est marquée par une forte pression des maladies et par un potentiel élevé de minéralisation de l’azote dans les sols profonds et humi- des. Les déficits de rendement dans le système PIextensif (renoncement aux fongicides, aux insecticides et aux régu- lateurs de croissance, apports réduits en azote) par rapport au système PIintensif s’élevaient en moyenne à 9,3 dt/ha (–13,3 %) dans le blé d’automne et à 16,6 dt/ha (–22,9 %) dans l’orge d’automne. Les différences de rendement entre le système PIextensif et le système Bio étaient de 2,0 dt/ha pour le blé d’automne et de 3,1 dt/ha pour l’orge d’automne, ce qui est étonnamment peu. En raison de la bonne résistance aux maladies des variétés de blé d’automne utilisées (classe Top généralement), les déficits de rendement étaient nettement plus limités que pour l’orge d’automne. Les peuplements denses de blé Bio (rendement moyen 1991–2008: 58,6 dt/ha) sont générale- ment parvenus à bien refouler les adventices. Par consé- quent, la concurrence exercée par les adventices est restée relativement réduite. Souvent, il a même été possible de

renoncer à la régulation mécanique des mauvaises herbes.

La fertilisation moins importante dans le système Bio que dans le système PIextensif (certaines années, on a même renoncé à tout apport d’engrais [cf. fig. 13]) n’a pratiquement pas causé de pertes de rendement sur les sols de Bur- grain riches en éléments nutritifs, avec un potentiel élevé de minéralisation de l’azote. Par conséquent, dans de tel- les conditions, l’emploi d’herbicides et d’engrais minéraux azotés, de toutes façons très limité à cause du risque de verse, n’a apporté que des rendements supplémentaires marginaux dans le système PIextensif par rapport au sys- tème Bio. La grande stabilité des rendements du blé d’automne PIextensif et Bio est remarquable et témoigne de la robustesse des variétés de blé d’automne sélection- nées en Suisse.

Le rendement de l’orge d’automne s’est considérablement accru durant la troisième période de rotation de 2003 à 2008 (rendement moyen PIintensif 85,9 dt/ha), sans doute grâce au précédent cultural (colza). La situation des parcelles dans la vallée de la Wigger et le site bien arrosé et relativement abrité du vent ont favorisé l’apparition des maladies fongiques (oïdium, rhynchosporiose, nécroses mou chetées). Dans les systèmes PIextensif et Bio (tous deux sans fongicide), ces maladies ont conduit à une maturation précoce et donc à des pertes de rendement signifi- catives par rapport à l’orge d’automne PIintensif traitée, elle, aux fongicides. La fumure azotée plus importante dans le système PIextensif que dans le système Bio n’a eu que peu d’impact positif sur les rendements dans ces conditions. Au contraire, elle a parfois entraîné des problèmes de verse plus importants dans l’orge Extenso. Etant donné l’absence de véritables adventices problématiques, le renoncement à la lutte chimique contre les mauvaises herbes dans le système Bio n’a pratiquement pas eu non plus de conséquences négatives sur les rendements par rapport au système PIextensif.

L’intensité de culture influe sur le poids à l’hectolitre Le poids à l’hectolitre donne des informations sur la formation des grains. C’est un facteur de qualité important dans la production céréalière. Il dépend en grande partie des varié- tés. Le site, les conditions météorologiques et l’intensité culturale ont également un impact sur le poids à l’hectolitre.

Le poids moyen à l’hectolitre du blé d’automne (variétés 1997–2008: six fois Runal, deux fois Titlis, deux fois Siala,

80.9

67.2 80.4

63.5 80.2

63.5

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Blé d’automne (Standard 77–79 kg) Orge d’automne (Standard 64–67 kg)

kg/hl

14.7

10.5 14.4

10.7 14.2

10.5

0 2 4 6 8 10 12 14

%

Blé d’automne Orge d’automne

Fig. 5: Poids moyens à l’hectolitre (kg/hl) du blé d’automne et de l’orge d‘automne dans les trois systèmes de produc- tion (1997–2008). Les valeurs supérieures ou inférieures aux valeurs standards entraînent des suppléments ou des dé- ductions de prix.

Fig. 6: Teneurs moyennes en protéines (%) du blé d’autom- ne et de l’orge d‘automne dans les trois systèmes de pro- duction (1997–2008).

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une fois Habicht et une fois Ludwig) était supérieur à 80 kg, et les différences entre les systèmes de production étaient minimes: PIintensif 80,9 kg, PIextensif 80,4 kg, Bio 80,2 kg (fig. 5). Le fait que les pertes aient été minimes dans les systèmes PIextensif et Bio par rapport au système PIinten- sif, est sans doute dû à la bonne résistance à la verse et aux maladies des variétés mises en place. La variété et les conditions météorologiques ont généralement eu nettement plus d’impact sur le poids à l’hectolitre que les différences de mode d’exploitation des trois systèmes. Dans les sols de Burgrain avec un potentiel élevé de minéralisation de l’azote, l’apport d’azote minéral entre la levée et l’épiaison n’a eu que peu d’effet sur le poids à l’hectolitre.

Sur le site de Burgrain, où les précipitations sont importantes, le poids à l’hectolitre de l’orge d’automne a réagi nettement plus aux différences de mode d’exploitation que le blé d’automne (fig. 5). L’importance des maladies foliaires et des nécroses mouchetées dans les systèmes PIextensif et Bio s’est généralement traduite par une maturité plus pré- coce que dans le système PIintensif.

Cela s’est traduit par une phase raccourcie de remplissage des grains et en fin de compte par des poids plus bas à l’hectolitre. Etant donné une résistance réduite sur ce plan, les peuplements Bio et PIextensif ont souvent eu des pro- blèmes de verse, entraînant des répercussions négatives supplémentaires sur la formation de grains. Par rapport au système PIintensif dont le poids moyen à l’hectolitre est de 67,2 kg (1997–2008), les systèmes PIextensif et Bio ont perdu 3,7 kg. Le poids à l’hectolitre dans le système PIin- tensif n’est passé en dessous de la fourchette standard de 64 à 67 kg/hl qu’une seule fois en douze ans. Par contre, le système PIextensif n’a pas pu atteindre le poids standard à l’hectolitre cinq années sur douze et le système Bio quatre années sur douze, ce qui a eu des baisses de prix pour conséquences.

Fortes teneurs des céréales en protéines

Avec les variétés de la classe Top (Runal, Titlis, Siala) géné- ralement mises en place, le potentiel élevé de minéralisa- tion de l’azote dans les sols de Burgrain a eu un effet positif sur la teneur en protéine du blé d’automne: PIintensif

14,7 %, PIextensif 14,4 %, Bio 14,2 % (fig. 6). Dans le sys- tème PIintensif, on a généralement procédé à un apport d’azote minéral entre le stade dernière feuille et l’épiaison, ce qui influait de manière légèrement positive sur la teneur des grains en protéines. Les valeurs élevées en protéines du blé d’automne Bio sont étonnantes au vu de la faible quan- tité des apports d’azote, qui s’élevaient en moyenne seule- ment à 17 kg d’ammonium-N/ha sous forme de lisier (PIin- tensif 74 kg N/ha, PIextensif 53 kg N/ha). Mais elles peuvent venir également de la variété choisie et du potentiel élevé de minéralisation de l’azote des sols alluviaux des cinq parcelles. Lors de la mise en place de blé d’automne en 2007 sur la parcelle «Kastelen» dont le potentiel de minéralisa- tion de l’azote est nettement plus faible, les teneurs en protéines du blé Bio se situaient 3 % en dessous de celles du blé PIintensif (en valeurs absolues).

En ce qui concerne la teneur en protéines de l’orge d’automne, on n’a relevé que de légères différences entre les systèmes de production: PIintensif et Bio 10,5 %, PIex- tensif 10,7 % (fig. 6). Même les apports azotés nettement plus importants dans le système PIintensif ne sont pas par- venus à améliorer la teneur en protéines. Ils ont toutefois conduit à des rendements nettement plus élevés en combi- naison avec l’emploi de fongicides et de régulateurs de croissance. Les fluctuations de la teneur en protéines du blé et de l’orge d’automne entre les années et les systèmes de production étaient essentiellement dues aux conditions météorologiques annuelles spécifiques et aux choix des variétés.

Pour la production de semences, la capacité germinative des grains de céréales est capitale. De 1997 à 2008, l’orge d’automne présentait toujours une capacité germinative (PIintensif 93,6 %, PIextensif 95,0 %, Bio 95,3 %) supé- rieure à celle du blé d’automne (PIintensif 82,5 %, PIexten- sif 81,0 %, Bio 84,4 %). Ces résultats sont probablement dus au fait que les grains d’orge étaient généralement moins infestés par Microdochium nivale (pourriture des neiges) et par les espèces de Fusaries. Dans le blé d’automne, le labour après le maïs-ensilage a eu des effets positifs sur la faculté germinative des grains dans les systè- mes PIintensif et Bio, car cette mesure a permis de réduire

Fig. 7: Les différents ap- ports de lisier dilué – PIin- tensif 164 m³ par ha et par an, PIextensif 139 m³ et Bio 87 m³ – ont eu peu d’in- fluence sur les rendements annuels élevés des prairies temporaires à base de trè- fles sur ce site fourrager et fertile (systèmes PI, chacun 160 dt MS/ha, Bio 150 dt MS/ha; moyenne 2003–2008) (Photo: Ruedi Tschachtli, BBZN Schüpfheim).

(8)

l’infestation par les Fusaries. Les différences en termes de faculté germinative n’étaient cependant pas très mar- quées.

Le temps de chute du blé d’automne permet de mesurer l’activité dans les grains de l’enzyme amylase qui décom- pose l’amidon. C’est également un indice indirect du degré de maturation. Ce temps est influencé en premier lieu par les propriétés des variétés et par les conditions météorolo- giques lors de la récolte. C’est pourquoi les différences entre les systèmes de production étaient négligeables.

Deux années sur les dix-huit de l’essai, les temps de chute de tous les systèmes de production n’ont pas pu satisfaire les exigences du marché à la suite d’une constellation défa- vorable entre variété et conditions météorologiques.

Pratiquement aucune différence de qualité pour le maïs- ensilage et le colza

Pour le maïs-ensilage, la matière organique digestible (MOD), l’énergie nette lait (NEL), l’énergie nette viande (NEV), la teneur en matière azotée et en cellulose brute ne se distinguaient pratiquement pas entre les systèmes de production.

Pour le colza (variété Talent), les teneurs en matières grasses ont été étudiées. La valeur moyenne était de 407 g/kg MS dans le système PIintensif. Les systèmes PIextensif (–4,5 g/kg MS) et Bio (–3,8 g/kg MS) se situaient au même niveau. Les teneurs en matières grasses fluctuaient consi-

dérablement d’une année à l’autre, entre 374 et 466 g/kg MS dans le système PIintensif par exemple.

Rendement et qualité fourragère des prairies temporaires Dans la rotation de six ans, l’orge a été suivie par une prairie temporaire avec un mélange à base de graminées et de trèfle blanc (généralement mélange standard 330) pour deux années principales d’exploitation. Dans les trois sys- tèmes de production, le nombre d’utilisations annuelles était de quatre ou cinq (généralement fauche, parfois pâture en automne). L’exploitation des prairies temporaires variait entre les trois systèmes de production, surtout en ce qui concerne la quantité de lisier généralement répartie en quatre apports (fig. 7). De 1991 à 2008, la quantité de lisier dans les systèmes PIextensif et Bio était en moyenne de 15 %, respectivement 38 % plus faible que dans le système PIintensif typique de la région (quantité moyenne de lisier dilué par utilisation 37 m³/ha). D’autres différences de mode d’exploitation concernaient la lutte contre les rumex. Dans les prairies temporaires PI, on avait recours à des méthodes chimiques tandis que dans les prairies Bio, la lutte reposait sur l’arrachage des rumex à la main ou le choix de la méthode de semis (dans le système Bio de 1998–2007, huit fois semis direct).

Dans tous les systèmes de production, le niveau de rendement des prairies temporaires (rendements bruts sans prise en compte des refus et des pertes de récolte) était très Tab. 4: Coûts spécifiques et coûts de machines imputables (coûts variables des machines, location de machines, travaux en régie) des trois systèmes de production par hectare et par an, basés sur les coûts du maïs-ensilage, du blé d’automne, du colza et de l’orge d’automne, valeurs moyennes de 2003 à 2008.

Coûts spécifiques (Fr./ha) Coûts de machines imputables (Fr./ha)

PIintensif PIextensif Bio PIintensif PIextensif Bio

Maïs-ensilage 954 991 783 1211 1394 1289

Blé d’automne 900 585 555 649 596 595

Colza 986 834 378 1029 965 919

Orge d’automne 937 581 403 645 598 595

Moyenne 944 748 530 883 888 849

Pourcentage relatif par rapport au système PIintensif

–21 % –44 % +1 % –4 %

Fig. 8: Rendements annuels moyens relatifs (matière sèche = MS) des prairies temporaires dans les trois périodes d’essai (PIintensif

= 100 %, avec indications chiffrées du rendement).

163 dt MS/ha 160 dt MS/ha

172 dt MS/ha 161 dt MS/ha

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1991–1996 1997–2002 2003–2008

Moyenne de 1991–2008

(9)

élevé et se montait à plus de 150 dt de MS/ha et par an, car les conditions de croissance sur le site de Burgrain sont excellentes grâce aux précipitations importantes et régulières, et aux sols profonds et fertiles (fig. 8). Le pourcentage moyen de trèfle compris entre 10 et 40 % a permis un auto- approvisionnement des prairies en azote et a compensé les effets des apports limités en lisier dans les systèmes PIextensif et Bio.

Par rapport au système PIintensif, les déficits de rendement annuels des systèmes PIextensif et Bio de 1991 à 2008 ne représentaient que 1,8 % en moyenne (–2,9 dt MS/ha), respectivement 5,2 % (–8,6 dt MS/ha). Bien que de 2003 à 2008, la quantité de lisier ait été encore plus différenciée entre les systèmes de production que les années précédentes – système Bio: seulement 50 % de la quantité de lisier utilisée dans le système PIintensif – les différences de rendement ne se sont pas creusées.

Avec des mélanges standards similaires et

des dates de récolte identiques, les différences de qualité des fourrages entre les systèmes de production étaient minimes. La teneur moyenne du fourrage récolté en NEL (énergie nette lait) et en PAI (protéine absorbable dans l’intestin) avait certes tendance à être légèrement plus basse dans les systèmes PIextensif et Bio, mais les différen- ces ne sont pratiquement pas significatives en termes de technique d’affourragement. Des différences de qualité des fourrages entre les systèmes de production ont essentiellement été constatées lorsque, dans le système Bio, on a employé certaines années des mélanges de graminées et de trèfles qui levaient très rapidement et étaient très com- pétitifs par rapport aux premières adventices, mais qui étaient moins souples en termes d’exploitation. Avec les mêmes mélanges, la composition botanique variait peu d’un système de production à l’autre.

Les peuplements étaient généralement équilibrés (50–

70 % de graminées), voire riches en graminées. Etant donné les apports moindres en lisier dans les prairies PIextensif et Bio, on a souvent constaté des pourcentages de trèfle légèrement plus élevés dans ces deux systèmes par rapport au système PIintensif.

Rentabilité des grandes cultures

Les marges brutes ont été calculées afin d’évaluer la renta- bilité des grandes cultures dans les trois systèmes de production. Le calcul se fait à partir du produit de la vente des récoltes, déduction faite des coûts spécifiques (semences, produits phytosanitaires, engrais minéraux, coûts du séchage, primes d’assurance anti-grêle) et des coûts des machines directement imputables (coûts variables des machines, locations de machines et travaux en régie). Les paiements directs liés aux surfaces et aux cultures ont été pris en compte dans le calcul des marges brutes. Les marges brutes servent à rémunérer la charge de travail et les autres coûts de structure (coûts fixes pour les machines, coûts des intérêts et des bâtiments, etc.). Les systèmes de

-4 -2 0 2 4 6 8 10 12

Maïs-

ensilage Blé

d’automne Colza Orge

d’automne Moyenne grandes

cultures

Arrachage des rumex

dans les prairies temporaires

MOh par ha

PIextensiv

PIintensiv Bio

production se différencient surtout sur le plan de la charge de travail, tandis que les différences en matière de coûts de structure sont moindres.

Comme les conditions cadres de l’économie agricole (prix, coûts, paiements directs) ont considérablement évolué durant les dix-huit années d’essai, nous ne nous référons ici qu’aux résultats économiques de la dernière période d’essai, de 2003 à 2008.

Nous avons renoncé à calculer les marges brutes des prairies temporaires, car il est pratiquement impossible de déterminer les prix aux producteurs (très importantes fluctuations saisonnières et annuelles suivant la demande de fourrage grossier) et que le fourrage est valorisé sur l’exploitation même (livraison interne à la production bovine).

Dans la production fourragère, les facteurs importants d’un point de vue économique sont surtout les baisses de coûts des apports de lisier dans les systèmes PIextensif et Bio du fait de la réduction des quantités épandues et le temps investi pour la régulation mécanique des rumex dans les cultures Bio. Etant donné les faibles différences de rendement entre les systèmes de production et les prix plus élevés des produits Bio, la production fourragère Bio est sans doute économiquement plus intéressante que la production fourragère PI sur le site de Burgrain.

Coûts spécifiques et charge de travail: différences entre les systèmes

Par rapport au système PIintensif, les coûts spécifiques des quatre grandes cultures (maïs-ensilage, blé d’automne, colza et orge d’automne) ont généralement pu être abais- sés de 21 % dans le système PIextensif et de 44 % dans le système Bio (tab. 4). Le renoncement aux fongicides, aux insecticides et aux régulateurs de croissance dans la culture extensive des céréales a permis par exemple d’économiser Fr. 336.–/ha et par an.

Les différences entre les systèmes étaient en revanche minimes en ce qui concerne les coûts de machines imputables (coûts variables des machines, locations de machines et tra- Fig. 9: Temps de travail supplémentaire ou temps de travail économisé (en MOh) par hectare dans les systèmes PIextensif et Bio par rapport au système PIintensif, valeurs moyennes pour les quatre grandes cultures de 2003 à 2008 (prairie temporaire: MOh/ha et par an).

(10)

vaux en régie) bien que les techniques employées aient été très diverses (p. ex. semis en bandes fraisées pour le maïs PIextensif). Les deux systèmes PI affichaient des coûts de machines imputables pratiquement identiques. Dans les cultures de céréales et de colza PIextensif, on a certes pu économiser en moyenne Fr. 50.– par hectare par rapport au système PIintensif, mais les coûts des machines du maïs PIex- tensif étaient plus élevés de Fr. 180.–/ha par rapport à ceux du système PIintensif à cause du temps plus important investi dans les apports de lisier et la régulation des adventices (deux traitements herbicides sont généralement néces- saires). Les coûts de machines fixes n’ont pas été pris en compte, car ces coûts dépendent des hypothèses posées en matière de degré d’utilisation et de durée d’amortissement.

Dans le système PIextensif, du fait de l’utilisation réduite des produits phytosanitaires et des engrais minéraux, la charge de travail par hectare et par an était inférieure de 1,2 heures par rapport au système PIintensif (fig. 9). Le sys- tème Bio par contre exigeait un volume de travail supplé- mentaire considérable. Dans les grandes cultures, il fallait

compter en moyenne 4,7 heures en plus par hectare et par an par rapport au système PIintensif.

C’est l’orge d’automne qui exigeait la charge de travail supplémentaire la plus importante, car les mauvaises herbes étaient arrachées à la main pour prévenir et réduire la prolifération des adventices dans la prairie temporaire suivante (notamment élimination des rumex formant des inflorescences). Dans les prairies temporaires Bio, il fallait consacrer en moyenne 9,8 heures/ha et par an à l’arrachage des rumex (période 1997–2002: 44 heures).

Production sous label avec marge brute élevée

Les systèmes PIextensif et Bio ont renoncé à l’emploi des fongicides, insecticides et régulateurs de croissance, ce qui leur permettait de bénéficier des paiements directs Extenso pour le blé d’automne, l’orge d’automne et le colza (Fr. 400.–/ha). Le blé d’automne et le colza PIextensif respectant en plus les directives de production du label IP- Suisse, ces cultures ont obtenu un prix plus élevé sur le marché que celles du système PIintensif. Par conséquent, le système PIextensif était plus intéressant sur le plan écono-

Fig. 12: Sur le site de Burgrain, on a constaté une fois de plus que le succès des cultures biologiques et extensives dé- pendait en grande partie des propriétés et du potentiel de mobilisation des sols, ainsi que de la qualité de sa structure.

Il est recommandé de vérifier périodiquement cette der- nière en faisant des tests à la bêche (Photo: Raphael Kott- mann, BBZN Hohenrain).

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Maïs-ensilage Blé d’automne Colza Orge d’automne Moyenne

Fr. par ha

Fig. 10: Marges brutes (Fr./ha) du maïs-ensilage, du blé d’automne, du colza et de l’orge d’automne dans les trois systèmes de produc- tion ainsi que moyenne de ces quatre grandes cultu- res, valeurs moyennes de 2003 à 2008.

Fig. 11: Malgré les déficits de rendement de 9,3, resp.

11,3 dt/ ha par rapport à la culture de blé dans le système PIintensif avec utilisation de fongicides et de régulateurs de croissance, les systèmes PIextensif et Bio ont obtenu des ré- sultats supérieurs de 548.–/ha, resp. Fr. 3588.–/ha grâce aux prix des produits sous label et aux contributions (moyenne 2003–2008; Photo: Bettina Nussbaumer, Burgrain).

(11)

mique que le système PIintensif, pour le blé d’automne comme pour le colza (blé d’automne : Fr. +548.–/ha; colza:

Fr. +172.–/ha [fig. 10 et 11]).

Pour l’orge d’automne, où la production sous label IP- Suisse n’est pas possible, la contribution Extenso ne suffi- sait en revanche pas à compenser les lourdes pertes de rendement par rapport au système PIintensif (près de 30 kg /a): le système PIintensif a obtenu en moyenne des marges brutes supérieures de Fr. 331.–/ha par rapport au système PIextensif. Pour le maïs-ensilage, le système PIin- tensif était également plus intéressant sur le plan écono- mique, notamment grâce à des rendements plus élevés et à des coûts variables de machines plus bas (marge brute:

Fr. +646.–/ha). Si l’on établit la moyenne des quatre grandes cultures, le système PIextensif ne perdait que Fr. 64.–/ha (–1,7 %) par rapport au système PIintensif.

Grandes cultures Bio, intéressantes du point de vue éco- nomique

Durant toutes les années que l’essai a duré, les prix des produits des grandes cultures Bio étaient nettement supérieurs à ceux de la production intégrée grâce à la situation de la demande favorable sur le marché. De plus, les grandes cultures Bio bénéficiaient de paiements directs plus élevés.

Les différences des quatre grandes cultures étaient en moyenne de Fr. +800.–/ha par rapport au système PIextensif et Fr. +1100.–/ha par rapport au système PIintensif. Grâce aux «subventions supplémentaires» et à des pertes de rendements relativement réduites sur le site de Burgrain, le sys- tème Bio a réalisé une marge brute supérieure de Fr. 3056.–/ha ou de 79 % par rapport au système PIintensif (moyenne des quatre cultures). L’avantage du système Bio par rapport au système PIintensif en termes de marges brutes était mani- feste dans toutes les cultures: maïs-ensilage: Fr. +4120.–/ha;

blé d’automne: Fr. +3588.–/ha; colza: Fr. +2100.–/ha; orge d’automne: Fr. +2415.–/ha. Pour pouvoir évaluer les réper- cussions sur le revenu agricole, il faudrait toutefois prendre en compte les coûts de structure des différentes cultures et notamment la charge de travail. C’est pourquoi il n’est pas possible de se prononcer sur ce point ici.

Les marges brutes élevées des grandes cultures biologiques

C L

L

NA NA NANANA G

F

F L L

F: fumier; L: lisier; NA: azote minéral sous forme de nitrate d’ammoniac Nmin en kg/ha (0–100 cm)

0 50 100 150 200 250

29.11.1999 29.02.2000 29.05.2000 29.08.2000 29.11.2000 28.02.2001 29.05.2001 29.08.2001 29.11.2001 28.02.2002

PIextensif sans apport d’azote PIextensif

Bio

Prairie temporaire Jachère Pommes de terre Navettes Blé d’automne Culture dérobée (MS 210)

Travail du sol:

L: labour; C: cultivateur Fumure PIextensif Fumure Bio

Fig. 13: Evolution de la teneur du sol en azote minéral dans le temps (Nmin; profondeur du sol:

0–100 cm) dans les systèmes PIextensif et Bio, ainsi que dans le système PIextensif sans engrais azoté sur la parcelle «Hexern Sud» de nov. 1999 à nov. 2001.

sur le site de Burgrain sont la résultante directe des prix élevés des produits bio, associés à de bons rendements, des coûts de production réduits, et aux contributions octroyées par la Confédération à l’agriculture biologique.

Des sols très fertiles, une rotation diversifiée, des engrais de ferme en suffisance et le savoir-faire des exploitants sont les principales raisons qui expliquent les hauts rendements de cultures Bio à Burgrain. Par conséquent, ces résultats ne peuvent pas être transposés directement à d’autres exploitations. Il ne faut pas oublier que la rentabilité de la production végétale, observée de manière isolée, n’est qu’un élément de la mosaïque lorsqu’il s’agit de comparer la renta- bilité des systèmes de production dans leur globalité. En effet, à l’échelle de l‘exploitation, des facteurs comme la nécessité d’investir, la satisfaction de directives (p. ex. production animale, achat d’aliments pour animaux) ou l’accom- plissement de la charge de travail plus élevée peuvent rendre difficile la conversion à l’agriculture biologique.

Aspects environnementaux Structure du sol

Les prestations écologiques requises (PER), comme l’agriculture biologique ne fixent aucune exigence minimale relative à la qualité de la structure du sol, car cette der- nière change en permanence (gonfle, se rétracte ou cra- que sous l’effet du gel). Mais l’enracinement, la couverture végétale du sol et l’activité des organismes qui y vivent influencent également la structure du sol, de même que la pâture et les mesures d’exploitation comme le travail du sol, le passage des machines et l’apport en éléments nutritifs. Les tests à la bêche (fig. 12) de 1992 à 2002 (au début de l’été) ont révélé des différences importantes au niveau de la qualité de la structure du sol, suivant l’année, la culture mise en place, le type et la date des mesures d’exploitation etc., mais pas de différences durables caractéris- tiques entre les systèmes. Le travail du sol et les passages des machines étaient les deux facteurs qui avaient le plus d’impact sur la qualité de la structure et de l’humidité momentanée du sol. Les mesures de la stabilité des

(12)

agrégats effectuées durant la même période que les tests à la bêche n’indiquent pas non plus d’effets inhérents aux systèmes. La stabilité de l’assemblage des particules du sol dépendait notamment de sa teneur en humus et en argile ainsi que de son approvisionnement en calcaire. La structure du sol des cinq parcelles sur terrains alluviaux dont les sols étaient calcaires et contenaient plus d’humus et d’argile, s’est avérée plus stable que celle de la parcelle «Kaste- len» où le sol brun était limono-sableux et légèrement acide. L’abandon du labour dans le système PIextensif en 2003 a entraîné la disparition progressive de la semelle de labour qui existait partiellement jusque-là.

Eléments nutritifs du sol et dynamique de l’azote

La teneur du sol en éléments nutritifs, phosphore, potassium et magnésium, à une profondeur de 0 à 20 cm a fait l’objet de relevés périodiques. Pendant toute la durée de l’essai, aucun engrais minéral à base de phosphore et de potassium n’a été apporté. Au début de l’essai, les teneurs en phosphore du sol se situaient dans les classes de fertilité

D [«riche»] et E [«très riche»] (méthode CO2; Walther et al.

2001). Suite à la réduction de l’intensité de fumure à partir de 1991, les teneurs du sol en P ont baissé tout au long de l’essai pour atteindre la classe de fertilité C [«satisfesant»]

à D [«riche»]. Les teneurs en potassium, également calcu- lées à l’aide de la méthode CO2, sont restées dans la classe de fertilité C [«satisfaisant»] pendant toute la durée de l’essai sur les six parcelles. Le sol brun de la parcelle «Kaste- len» à base de moraines dolomitiques est celui qui affichait les teneurs les plus élevées en magnésium (classe de ferti- lité C [«satisfaisant»]; méthode CaCl2). Les cinq parcelles situées sur du limon alluvial n’ont bénéficié que d’un approvisionnement «médiocre» en magnésium pendant les 18 années d’essai (classe de fertilité B). Aucune diffé- rence nette n’a été identifiée entre les trois systèmes de production en ce qui concerne l’évolution dans le temps des teneurs du sol en éléments nutritifs. Pour y parvenir, il aurait probablement fallu nuancer davantage l’input d’élé- ments nutritifs entre les systèmes.

La teneur en azote minéral (Nmin) des terres assolées (0–100 cm de profondeur) est une valeur très dynamique (fig. 13). De nombreuses séries d’études de la dynamique de l’azote, réalisées sur plusieurs mois au fil de différentes années, parfois également dans une surface témoin sans fumure azotée, ont montré que les cultures principales mises en place et la transition entre les cultures (avec/sans culture dérobée; intensité du travail du sol) ainsi que la teneur du sol en humus avaient plus d’impact sur le niveau et l’évolution dans le temps de la teneur du sol en Nmin que les différents systèmes de production. Dans ces terres asso- lées, où le potentiel de minéralisation de l’azote est supé- rieur à la moyenne, les apports d’engrais azotés avaient une influence minime sur les teneurs du sol en Nmin relevées peu après la fumure. Dans le système PIextensif, la surface ferti- lisée avec de l’azote affichait cependant des teneurs en Nmin

généralement plus élevées que celles de la surface témoin sans apport d’azote. L’évolution des courbes de Nmin montre que les valeurs Nmin mesurées étaient en général très éle- vées, et parfois même au printemps.

La détermination des teneurs en Nmin (0–100 cm de profondeur) à la fin de la période de végétation en novembre

0 50 100 150 200 250

Pommes

de terre Blé

d’automne Maïs-

grains Orge de

printemps Prairie temporaire

1^ère année

Prairie temporaires

2^ème année PIintensif PIextensif Bio

Gramme par m2

Gros vers de terre vivant dans des galeries verticales profondes

Petits vers de terre vivant dans la couche superficielle du sol

Fig. 15: Influence de la ro- tation avec labour sur la biomasse (g/m²) des vers de terre vivant en profondeur et dans la couche superfi- cielle du sol; moyennes des systèmes de production de 1997 à 2002.

Fig. 14: La population de vers de terre a été étudiée en oc- tobre, lorsque ces derniers séjournent dans la couche su- perficielle du sol, sur six surfaces d’un quart de mètre carré dans chaque système de production. Les vers de terre ont été collectés à la main (Photo: Werner Jossi, ART).

(13)

(1992–2007) dans toutes les cultures a confirmé que le potentiel de minéralisation de l’azote des sols morainiques et des sols alluviaux était très différent:

– teneur moyenne en Nmin en novembre sur

sol morainique (parcelle «Kastelen»): 59 kg/ha – teneur moyenne en Nmin en novembre

sur sol alluvial: 112 kg/ha

En revanche, les différences étaient minimes entre les valeurs Nmin des trois systèmes de production en novembre:

– teneur moyenne en Nmin en novembre

dans le système PIintensif: 110 kg/ha – teneur moyenne en Nmin en novembre

dans le système PIextensif: 104 kg/ha – teneur moyenne en Nmin en novembre

dans le système Bio: 99 kg/ha

Conclusion: Le fort potentiel de minéralisation de l’azote des sols de Burgrain estompait les différences de la fumure azotée. De plus, ce «moteur à azote» performant était essentiellement responsable des bons à très bons rendements de tous les systèmes de production. Comme il est toutefois difficile de contrôler la minéralisation de l’azote par le sol, elle a parfois également eu des conséquences négatives dans les cultures céréalières biologiques et extensives (verse).

Vers de terre

Les conditions naturelles du site d’essai, climat relativement frais et humide et sols rarement desséchés, générale- ment bien approvisionnés en calcaire, sont favorables aux vers de terre (fig. 14). Dans le système PIintensif, on a constaté une densité inférieure de vers de terre au début de l’essai, parce qu’on utilisait un défanant toxique pour les vers de terre, dans les cultures de pommes de terre PIin- tensif. Ce produit n’est plus autorisé aujourd’hui. De 1997

à 2002 dans le système Bio, la biomasse moyenne totale des vers de terre était supérieure de 13 % à celle du sys- tème PIintensif. Dans le système PIextensif, le pourcentage était de 12 %. On suppose que les espèces de vers de terre vivant dans les couches superficielles du sol, et le lombric qui creuse des galeries profondes (Lumbricus terrestris) ont profité de la prolifération plus importante des adventices dans les parcelles Bio et en partie dans les parcelles PIextensif et donc d’une nourriture plus abondante par rapport au système PIintensif.

Pendant les quatre années de grandes cultures dans la rotation, la population des vers de terre vivant en galeries verticales profondes a diminué environ de moitié, de manière provisoire et dans tous les systèmes de production, sans doute des suites du travail du sol. Par la suite, durant les deux années de prairie temporaire, la population augmentait à nouveau pour retrouver sa valeur maximale de près de 200 g/m² (= 2000 kg/ha) ou 170 vers par mètre carré (fig. 15). En revanche, le pourcentage de petits vers vivant dans les couches superficielles du sol est resté pratiquement stable à 50 g/m² (= 500 kg/ha) durant toute la durée de la rotation. Le semis en bandes fraisées et sous litière pratiqué de 2003 à 2008 dans le système PIextensif n’a que légèrement accru la population de vers de terre par apport aux systèmes PIintensif et Bio avec labour hors sillon.

Microbiologie du sol et mycorhizes

De 1991 à 2008, nous avons étudié les effets des trois systè- mes de production sur la quantité et l’activité des microor- ganismes du sol dans l’horizon de 0 à 20 cm de profondeur.

Aucune différence statistiquement significative n’a toutefois pu être identifiée entre les systèmes jusqu’à la fin de l’essai. Les paramètres microbiologiques du sol ont davantage été marqués par les propriétés chimiques et physiques du sol des différentes parcelles. Ainsi, le sol morainique de la parcelle «Kastelen» présentait des valeurs similaires à cel- Fig. 16: Semis direct de la prairie temporaire Bio après

l’orge d’automne: par rapport au système de mise en place avec travail du sol, les germes de rumex étaient nettement moins nombreux, ce qui a permis de réduire le temps passé à l’arrachage des rumex dans les prairies temporaires Bio de plus de 50 à environ 10 heures par hectare et par an (Photos: Ruedi Tschachtli, BBZN Schüpfheim).

Fig. 17: Tandis que le méligèthe du colza pouvait être com- battu avec des insecticides dans le système PIintensif, les cultures Bio et Extenso ne disposaient pas de moyens ap- propriés. Les années de fortes infestations par le méligèthe, les rendements de colza Bio et Extenso se sont néanmoins maintenus à un niveau suffisant grâce à l’excellent appro- visionnement en éléments nutritifs et au potentiel de com- pensation de la variété cultivée.

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les de parcelles sur moraines et graviers du Plateau suisse.

Les sols alluviaux relativement riches en humus et en calcaire des cinq autres parcelles affichaient en revanche des paramètres microbiologiques très élevés. La réduction des apports d’engrais de ferme par rapport au mode d’exploitation avec utilisation intensive du lisier au début de l’essai s’est traduite par une légère baisse de la respiration micro- biologique du sol au cours de l’essai, ramenant les valeurs très élevées à des valeurs plus typiques du site.

Durant la dernière année d’essai en 2008, nous avons relevé le taux de colonisation des racines par micorhization arbus- culaire sur trois des six parcelles. Ces champignons du sol entretiennent une symbiose étroite avec la plupart de nos plantes cultivées (les betteraves sucrières et fourragères font exception, ainsi que les crucifères comme le colza). Les filaments du champignon (hyphes) font augmenter la surface des fines racines de la plante, ce qui améliore l’absorp- tion d’eau et d’élément nutritifs du sol. En outre, le réseau des hyphes renforce la stabilité de la structure du sol. Dans les conditions du site de Burgrain, les études réalisées jusqu’ici n’ont pas révélé de différences dans le taux de colonisation de ces champignons auxiliaires qui seraient liées au système de production.

Adventices

Des relevés réguliers des peuplements d’adventices dans les grandes cultures et la détermination des réserves de semences d’adventices dans le sol ont permis d’étudier le succès de la lutte contre les adventices et le développement des popu- lations de mauvaises herbes dans les trois systèmes de pro-

duction. La prolifération plus importante des adventices dans les parcelles Bio s’est traduite par des baisses de rendement d’abord dans le colza. Plus l’exploitation biologique durait, plus la diversité des adventices augmentait par rapport aux parcelles PI traitées aux herbicides. Les espèces problématiques notamment, comme le chiendent très difficile à éliminer, se propageaient de plus en plus dans les parcelles Bio. Les adventices rares ne sont pas réapparues même après dix-huit ans sans herbicide, ce qui n’est pas étonnant car ces mauvaises herbes étaient largement absentes au début de l’essai, aussi dans les parcelles voisines.

Moins de germes de rumex avec le semis direct

Les prairies temporaires Bio ont été mises en place par semis direct sans travail du sol à partir de 1998, huit années sur dix (fig. 16). Par rapport aux sols ameublis par la charrue ou le cultivateur dans les systèmes PI, cette méthode améliorait considérablement la portance des sols notamment l’année du semis. Toutefois, après une culture d’orge, le semis direct n’a pas été en mesure de surmonter les traces de passage de la moissonneuse-batteuse, ni d’évincer les adventices éta- blies, notamment pâturins et rumex. Lorsque les traces étaient trop profondes, il fallut renoncer à la méthode du semis direct. Les prairies temporaires Bio mises en place par semis direct présentaient parfois par la suite un pourcentage plus élevé de plantes inopportunes, comme le pâturin commun et annuel, le chiendent et le pissenlit, ainsi que plus de zones lacunaires. En revanche, le nombre de germes de rumex qui levaient était nettement inférieur qu’en cas de semis avec travail du sol. Par conséquent, le temps consa-

Colonisation par les auxiliaires (carabes, staphylinidés, araignées)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Nombre d’auxiliaires (densité d’activité)

Couverture moyenne du sol par les adventices en %

0%

10%

20%

30%

40%

50%

Orge de printemps 1997, 2000, 2001

Blé d’automne 1998–2002

Maïs-grains 1998–2002

Fig. 18: Densité d’activité totale des auxiliaires com- posés en moyenne de 57 % de carabes, 24 % de staphy- linidés et 19 % d’araignées dans les trois systèmes de production en fonction de la couverture du sol par les adventices. Ces moyennes de plusieurs années sont basées sur cinq semaines de capture avec cinq piè- ges au sol par système de production pendant la pé- riode végétative principale de l’orge de printemps, du blé d’automne et du maïs- grains.